笛卡爾畫像

【我們為什麼挑選這本書】我們生活的世界是真實的世界,還是跟《駭客任務》一樣,是電腦模擬出來的虛擬世界?關於這個問題,有一派學者想透過「量子力學」找解答。但量子力學能解釋嗎?《一次搞懂量子通訊》一書帶我們了解量子物理的意涵。(責任編輯:郭家宏)

家喻戶曉的科幻動作片《駭客任務》,劇情描述由基努李維(Keanu Charles Reeves)演的高級駭客尼歐,發現所在世界其實是一個由電腦操控的虛擬程式世界「母體(The Matrix)」。電腦機器藉由和人體大腦神經聯結的連接器,讓人類大腦接受到仿真的感官訊號,以囚禁人類心靈的方式統治世界。

然而,尼爾透過各種訓練後發現被電腦機器囚禁的人類,只要堅信虛擬世界的一切都不是真的,就可以做出違背物理定律(如萬有引力等)的事,進而擁有「飛天遁地」之類的各種高超本領。假設我們處於一個被電腦或惡魔控制意識的世界,真的能像《駭客任務》一樣,用自我意識改變世界秩序嗎?

量子力學能否佐證唯心主義「我思故我在」?

眾所皆知,《駭客任務》的原理建基於「這個世界其實是一場幻覺」,延伸自十六世紀哲學家、物理學家、數學家──笛卡兒(René Descartes)的著名理論。四百年前笛卡兒提出的惡魔論證,奠定了唯心主義哲學的核心,也留下「我思故我在」的經典名句。唯心主義者主張,「只有自我意識(心)無可置疑,世界卻可能是幻覺」,因此,「我」正在思考,至少代表「我」還是個存在的東西。

圖片來源:時報出版

唯心主義者最大的困擾在於,無法證明這個世界一定是《駭客任務》般的世界,直到量子力學的出現,似乎讓唯心主義者找到了合理的解釋。《一次搞懂量子通訊》一書中如此描述:「量子力學的『觀測導致坍縮』,就是唯心主義的佐證。」更進一步引用明代哲學家王陽明所主張「心外無物」的對話來說明此一現象:

傳說,王陽明與友人同遊南鎮,友人問:「天下無心外之物,如此花樹,在深山中自開自落,於我心亦何相關?」

先生答曰:「你未看此花時,此花與汝心同歸於寂,你來看此花時,則此花顏色一時明白起來,便知此花不在你的心外。」

王陽明所說即是「唯心所現,唯識所變」。還沒有看見此花時,花的存在是不確定的疊加態;起心動念的瞬間,花才會從不確定的狀態「坍縮」為確定狀態,呈現出我們平日觀察的世界,再次強調「意識與物質互為因果,無法割裂」。

實驗並不會因為觀察者是否就位而影響結果

然而,《一次搞懂量子通訊》作者「神們自己」在書中提到,量子力學中「意識決定觀測結果」的定論,其實是個誤會!以著名的雙縫干涉實驗為例,「如果科學家故意不觀測實驗結果,而是用機器自動記錄,去掉人類的『意識』干擾後,量子態是不是就不會坍縮」?

另外,「做實驗時突然飛過一隻蒼蠅,在牠六千個複眼的注視下,光子的疊加態會因此坍縮嗎(你以為蒼蠅沒有意識嗎)」?

從以上兩個舉例來看,實驗並不會因為「觀察者」是否就位而影響結果。波耳(Niels Bohr)曾說:「觀察導致坍塌。」神們自己認為更精確的表述應該是「只要微觀粒子處於『可以被精確測量』的環境下,就會自動坍縮,不需要等待『觀察者』就位」。

歸根究柢,量子實驗不以主觀意志為轉移,只不過,我們無法精確測量,只能用機率分布計算客觀世界。因此,唯心主義者想要依靠量子力學來證明《駭客任務》的情節可能真實上演的理想,失敗。如果我們所處的世界真如電影裡描述是一個「母體」,照理說,上天入地、徒手擋子彈等情節,我們也能信手拈來,但事實上,你我現在可能連用意念使湯匙彎曲都幾乎不可能。

量子力學很抽象,該如何搞懂?

量子到底是什麼?「十萬個為什麼」的孩子能有機會更快、更無壓力地進入奇妙的量子世界;對理科頭疼的國、高中生,發現科學神奇的魅力,找到豁然開朗的轉折點;大學物理相關科系學生,真正搞懂課堂中探討的知識究竟是什麼;職場拚搏的上班族,「魔法科技」早已成為現實,而世界仍在加速變化。

從凱撒大帝到神探福爾摩斯,從物理、哲學到密碼學,以時代為舞臺,以宇宙為主角,圖解十大量子實驗,回眸十五位科學天才的閃耀時刻,展望無處不在的量子黑科技。只講故事、不講理論,「薛丁格的貓」、「愛因斯坦的量子物理」、「密碼學」三大領域輕鬆融會貫通。

翻開本書,您可以發現對物理學的興趣之外,還能讀懂世界的過去、現在和未來。

(本文書摘內容出自《一次搞懂量子通訊》,由 時報出版 授權轉載,並同意 TechOrange 編寫導讀與修訂標題。首圖來源:Anefo/Wikimedia Commons)